一種蓄電池放電數(shù)據(jù)記錄儀及其放電數(shù)據(jù)記錄使用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種蓄電池的放電數(shù)據(jù)記錄儀，包括：放電負(fù)載、散熱器、控制器、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)記錄顯示表以及外殼；控制器（3）在控制蓄電池（6）以放電負(fù)載（1）放電中，記錄的數(shù)據(jù)包括放電1%T額定時間內(nèi)得到的最小電壓值V01、放電至終止電壓V0的時間值T0和放電平均電壓值V02，并記錄終止放電T1時間空載反彈的實時電壓值V1；其中，T1取值為0.5～5.0%T額定；數(shù)據(jù)記錄顯示表（5）在外殼（7）內(nèi)與控制器電連接并安裝在外殼的外部。本發(fā)明專用于判別蓄電池維護(hù)修復(fù)需要的主要失效模式，同時可根據(jù)放電數(shù)據(jù)確定蓄電池的維護(hù)修復(fù)充電量范圍，具有制造簡單、使用方便、成本低的優(yōu)勢。
【專利說明】一種蓄電池放電數(shù)據(jù)記錄儀及其放電數(shù)據(jù)記錄使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及蓄電池和儀器設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及一種蓄電池維護(hù)修復(fù)用的放電數(shù)據(jù)記錄儀及其放電數(shù)據(jù)記錄方法。
【背景技術(shù)】
[0002]蓄電池泛稱可反復(fù)充放電使用的電池，又稱二次電池。當(dāng)前市場上蓄電池用量最大的是鉛蓄電池，行業(yè)通常簡稱蓄電池，它的制造材料來源廣泛、價格低廉，且具有安全可靠、容量大、放電強(qiáng)度大等電氣性能優(yōu)勢。在目前實際使用的各種類型的蓄電池中，唯有鉛蓄電池回收效率能夠達(dá)到99%，材料資源幾乎可完全重復(fù)性循環(huán)利用，符合綠色環(huán)保的發(fā)展趨勢。目前蓄電池在電動牽引車、車船起動、通信機(jī)站、儲能等大功率/大容量領(lǐng)域占據(jù)絕對的統(tǒng)治地位。
[0003]但蓄電池又具有使用壽命較短、容易提前報廢的缺陷。以電動自行車用蓄電池為例，業(yè)內(nèi)公知平均使用周期12?15個月估算，每年廢棄的電池量就超過6億只。加上其他行業(yè)，每年廢棄的鉛蓄電池的數(shù)量驚人。由此市場服務(wù)終端興起了蓄電池修復(fù)業(yè)，試圖通過對廢棄電池補水、充電，使蓄電池能繼續(xù)使用一定時間。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，有多種對鉛蓄電池進(jìn)行修復(fù)的方法，包括:富液補充充電方法、正/負(fù)脈沖充電方法、多階段式智能充電方法、高溫擱置法等。但是，無論采用什么類型的修復(fù)方法，都首先需要對蓄電池的容量衰減狀態(tài)特別是主要失效模式進(jìn)行基本診斷，以便對待維護(hù)修復(fù)的電池作不同的技術(shù)處理。
[0005]鉛蓄電池失效是一個多因素綜合結(jié)果，與材料應(yīng)用、制造工藝和配套充電器質(zhì)量、工作環(huán)境溫度以及使用習(xí)慣都有關(guān)，在現(xiàn)階段，行業(yè)普遍共識鉛蓄電池的電化學(xué)失效模式主要有兩種典型，即極板活性物質(zhì)硫酸鉛結(jié)晶鹽化和極板活性物質(zhì)軟化，更多的情況是兩種失效模式并存，而失效蓄電池又因使用歷史不同引起的內(nèi)部狀態(tài)不同、殘存容量表現(xiàn)不同，給蓄電池維護(hù)修復(fù)帶來了異常復(fù)雜的狀態(tài)診斷；總體而言，行業(yè)文獻(xiàn)中對鉛蓄電池的失效狀態(tài)診斷以及如何充電維護(hù)修復(fù)，還沒有形成技術(shù)方法手段的共識。
[0006]除了鉛蓄電池，其它類型的二次電池，如鋰電池、鎳氫電池等，由于使用過程中的欠維護(hù)充電或充電恒壓值過高、環(huán)境溫度過高引致的過充電，都會使電池提前廢棄，通過特殊的充放電方式可使容量得到一定程度恢復(fù)而繼續(xù)使用，其修復(fù)處理同樣可在一定程度減少對材料資源以及產(chǎn)品制造能源的浪費。
[0007]對于蓄電池維護(hù)修復(fù)而言，無論是維護(hù)修復(fù)材料的先進(jìn)技術(shù)運用還是充放電技術(shù)的優(yōu)化運用，都首先需要相對明確地診斷鉛蓄電池失效狀態(tài)模式，通過放電數(shù)據(jù)了解失效狀態(tài)模式幾乎是唯一可行手段，現(xiàn)有市場缺乏一種能夠依據(jù)放電特征數(shù)據(jù)自動、高效、明確地判別待維護(hù)修復(fù)鉛蓄電池主要失效狀態(tài)模式的設(shè)備，以及為待維護(hù)修復(fù)的鉛蓄電池提供容量修復(fù)所需充電量范圍的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]本發(fā)明的目的在于:針對蓄電池維護(hù)修復(fù)的市場需求，提供一種廉價實用、操作簡便、可為維護(hù)修復(fù)提供數(shù)據(jù)依據(jù)的放電記錄儀，通過有效記錄蓄電池以恒定電流或定阻抗放電的時間值和放電過程采集的特征電壓數(shù)據(jù)以及終止放電空載一定時間采集的反彈電壓值，依據(jù)所記錄的數(shù)據(jù)為待維護(hù)修復(fù)的蓄電池提供主要失效模式判別，并依據(jù)相關(guān)記錄數(shù)據(jù)為該蓄電池提供維護(hù)修復(fù)所需的充電量范圍。
[0009]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種蓄電池放電數(shù)據(jù)記錄儀，其特征在于，包括:放電負(fù)載1、散熱器2、控制器3、數(shù)據(jù)庫4、數(shù)據(jù)記錄顯示表5以及外殼7 ;其中，所述的放電負(fù)載I與所述的控制器3電固連，并能夠連接到外部待修復(fù)的蓄電池6的正負(fù)極兩端，所述的控制器3連接到所述的數(shù)據(jù)庫4，所述的放電負(fù)載I與所述的控制器3配置有散熱器2 ;所述的放電負(fù)載1、散熱器2、控制器3與數(shù)據(jù)庫4安裝在所述的外殼7內(nèi)；所述的數(shù)據(jù)記錄顯示表5在外殼7內(nèi)與所述的控制器3電連接，并安裝在外殼7的外部，用于顯示蓄電池6放電數(shù)據(jù)的比較結(jié)果，包括顯示放電過程所記錄的數(shù)據(jù)；
[0010]所述的控制器3對放電負(fù)載I發(fā)出指令，使所述的蓄電池6進(jìn)行放電操作并記錄相應(yīng)的數(shù)據(jù)，所述的放電數(shù)據(jù)包括:蓄電池6以負(fù)載I放電1%Τ.時間內(nèi)得到的最小電壓值Vtll、放電至標(biāo)規(guī)終止電壓Vtl的時間值Ttl和該放電過程的平均電壓值Vtl2,并記錄蓄電池6終止放電T1時間空載反彈的實時電壓值V1 ;其中，所述的T1取值為0.5~5.0%1^定；
[0011]所述的控制器3將記錄到的數(shù)據(jù)Vc^TrVtl2以及V1在數(shù)據(jù)庫I暫存并與數(shù)據(jù)庫4儲存的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，將數(shù)據(jù)比較結(jié)果或以及記錄到的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)記錄顯示表5顯示；所述的數(shù)據(jù)比較結(jié)果，包括對蓄電池6主要失效模式的判別和容量修復(fù)所需充電量(Ah)范圍的判定；
[0012]所述的蓄電池6以放電負(fù)載I進(jìn)行的放電，包括恒定電流Ie放電和額定阻抗R放電:其中，Ie為標(biāo)規(guī)恒定電流放電的額定強(qiáng)度，Ie (A) = C_(Ah)/Tgffi(h)，R (歐姆)=
T額定⑴V標(biāo)稱(V)/C標(biāo)稱(Ah);
[0013]所述的C_(Ah)、T額定(h)和V_(V)均為蓄電池行業(yè)的公知值。
[0014]上述技術(shù)方案中，所述的放電負(fù)載I使用符合阻抗值及過載功率要求的任何負(fù)載物，散熱器2能夠熱導(dǎo)通外殼7,或外殼7兼作散熱器2,散熱器2和外殼7的材料米用常規(guī)鋁合金或其它合金，形狀任意。
[0015]上述技術(shù)方案中，還包括對待修復(fù)的蓄電池6以所述的放電負(fù)載I進(jìn)行深放電。
[0016]作為對待修復(fù)的蓄電池6進(jìn)行深放電的一種技術(shù)改進(jìn)方案，優(yōu)選以恒定電流Ie深放電至V2，然后放電電流強(qiáng)度分階段遞減繼續(xù)深放電至V2，V2 ( 70%νο/單格；其中，所述的放電電流強(qiáng)度分階段遞減包括:以Ie電流強(qiáng)度的1/2等分遞減，或以任意形式遞減，遞減階數(shù)設(shè)置一階以上。
[0017]作為對待修復(fù)的蓄電池6進(jìn)行深放電的又一種技術(shù)改進(jìn)方案，優(yōu)選以額定阻抗R深放電，包括深放電至截止電壓V2以及不設(shè)置截止電壓的深放電，其中，V2S 70%%/單格。
[0018]本發(fā)明還提供了一種基于所述的蓄電池放電數(shù)據(jù)記錄儀的放電數(shù)據(jù)記錄方法，包括:
[0019]步驟I)、對待修復(fù)的蓄電池6采用所述的放電負(fù)載I放電1%T_時間，采樣記錄放電1%τ.時間內(nèi)得到的最小電壓值Vtll ；
[0020]步驟2)、將Vtll與標(biāo)規(guī)終止電壓值Vtl進(jìn)行比較，若Vtll > V0,以放電負(fù)載I放電至V。，記錄放電時間Ttl，然后執(zhí)行下一步；gE≤Vtl或Vtll = Vtl，則記錄放電時間值Ttl=O,然后執(zhí)行下一步；
[0021]步驟3)、在蓄電池以放電負(fù)載I放電至Vtl過程中，連續(xù)采樣實時放電的電壓值，根據(jù)采樣結(jié)果計算出采樣平均值Vtl2并儲存記錄；
[0022]步驟4)、將待修復(fù)的蓄電池以放電負(fù)載I放電至Vtl時暫停放電，記錄蓄電池空載運行T1時間反彈的實時電壓值％。 [0023]上述技術(shù)方案中，還包括:
[0024]步驟5)、將所述記錄的特征數(shù)據(jù)νΜ、V02, V1結(jié)合待修復(fù)的蓄電池6放電前的電動勢Ε，判別鉛蓄電池6的主要失效模式，其中:
[0025]當(dāng)蓄電池6 具備 E< 2.0OV/ 單格、V01 ( 2.05V/ 單格、V02 ( 1.98V/ 單格、V1 ( 2.0OV/單格的至少兩項以上特征時，判定該蓄電池6的主要失效模式為極板活性物質(zhì)硫酸鉛結(jié)晶鹽化；當(dāng)蓄電池6具備E > 2.23V/單格、Vtll≥2.1OV/單格、Vtl2≥2.02V/單格、V1 ^ 2.05V/單格的至少兩項以上特征時，判定該蓄電池6的主要失效模式為極板活性物質(zhì)軟化；當(dāng)不具備以上所述的兩項或兩項以上典型特征時，判定該蓄電池6為兩類基本失效模式并存。
[0026]上述技術(shù)方案中，還包括:
[0027]步驟6)、將所述記錄的放電時間值Ttl結(jié)合所述記錄的特征數(shù)據(jù)Uc^V1,為進(jìn)行過深放電處空荷狀態(tài)下的待修復(fù)的鉛蓄電池6提供容量修復(fù)充電的定量依據(jù)，維護(hù)修復(fù)充電量C (Ah)的量值范圍為〔1.2 + η (I — TQ/T額定)〕C標(biāo)稱，其中:
[0028]1、蓄電池符合Vtll≤2.05V/單格、Vtl2≤1.98V/單格任一項特征時，η取值2.5~3.5:其中，V1 < 2.0V/單格時η取值2.9~3.5，V1≥2.0V/單格時η取值2.5~2.9 ;
[0029]i1、蓄電池符合Vtll > 2.1OV/單格、Vtl2 > 2.02V/單格任一項特征時，η取值1.0~
1.8:其中，V1≥2.05V/單格時η取值1.0~1.3，V1 < 2.05V/單格時η取值1.3~1.8 ;
[0030]ii1、蓄電池非上述兩類典型狀態(tài)表現(xiàn)時，η取值1.8~2.5。
[0031]本發(fā)明放電數(shù)據(jù)記錄儀的優(yōu)點在于:
[0032]能夠根據(jù)蓄電池的放電數(shù)據(jù)提供一種標(biāo)準(zhǔn)化了解蓄電池不同失效狀態(tài)的手段，通過采集記錄到的標(biāo)準(zhǔn)化放電數(shù)據(jù)，高概率地判別蓄電池的主要失效模式和判定容量修復(fù)所需的充電量范圍，提高維護(hù)修復(fù)率；在此基礎(chǔ)上結(jié)合行業(yè)已有、公知的諸多容量修復(fù)充電的技術(shù)方案，有利于實現(xiàn)對蓄電池維護(hù)修復(fù)知識的共享。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]圖1是本發(fā)明放電數(shù)據(jù)記錄儀的功能結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖2是一種恒流放電管理單元的基礎(chǔ)電路結(jié)構(gòu)
[0035]圖3是本發(fā)明放電數(shù)據(jù)記錄儀的工作程序軟件邏輯關(guān)系圖；
[0036]圖4a是一只失效鉛蓄電池以恒定電流進(jìn)行深放電的電壓變化曲線；
[0037]圖4b是一只失效鉛蓄電池以恒定電流進(jìn)行深放電的電壓變化曲線；
[0038]圖5是本發(fā)明放電數(shù)據(jù)記錄儀進(jìn)行深放電方法的邏輯關(guān)系圖；
[0039]圖6a是本發(fā)明深放電的電壓變動趨勢示意曲線圖；
[0040]圖6b是本發(fā)明深放電的電流變動趨勢示意曲線圖；[0041]圖7是在實施例2定阻抗放電的電流/電壓變化區(qū)間曲線示意圖。[0042]附圖標(biāo)識[0043]1、放電負(fù)載2、散熱器3、控制器4、數(shù)據(jù)庫[0044]5、數(shù)據(jù)記錄顯示表6、蓄電池7、外殼11、恒流控制輸入端[0045]12、運算放大器 13、M0S管14、恒流控制電阻【具體實施方式】[0046]在對本發(fā)明作詳細(xì)說明之前，首先對本發(fā)明中所涉及的相關(guān)概念做統(tǒng)一描述，為了說明的方便，在描述中以鉛蓄電池為例，其它類型電池可同理類推。[0047]Ie (單位A):蓄電池行業(yè)國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)額定時率的放電電流強(qiáng)度，Ie=標(biāo)稱額定容量Cirai(Ah) /標(biāo)規(guī)放電時率(h)。例如，電動自行車6DZM電池國標(biāo)規(guī)定2h率放電，Ie (A) =C^/2h ;電動道路車蓄電池國標(biāo)規(guī)定3h率放電，Ie (A) = C^/3h ;通訊機(jī)站UPS用蓄電池國標(biāo)規(guī)定IOh率放電，則Ie (A) = C_/10h。[0048]V0 (單位V):標(biāo)規(guī)額定時率電流強(qiáng)度Ie放電的終止電壓值，例如，2h率或3h率動力電池V。= 1.75V/單格，通訊機(jī)站IOh率電池V。= 1.80V/單格。[0049]T0:蓄電池以額定電流Ie放電至標(biāo)規(guī)終止電壓Vtl的時間。Ttl的物理意義表征蓄電池的容量，容量為IeXTtl (Ah)0[0050]上述均為行業(yè)技術(shù)公知值，以下是本發(fā)明的放電數(shù)據(jù)記錄儀的特征數(shù)據(jù)值(下面未加以專門說明的述例，均以鉛蓄電池為例進(jìn)行說明):[0051]V01:以Ie放電起始時間內(nèi)采樣所得到的最小電壓值。一般蓄電池閉路 (加外部負(fù)載)的電壓表現(xiàn)是一個探底再反彈進(jìn)入穩(wěn)定放電平臺的過程， 申請人:發(fā)現(xiàn)Vtll表現(xiàn)區(qū)間與蓄電池主要失效模式相關(guān)，例如鉛蓄電池主要失效模式為極板活性物質(zhì)典型硫酸鉛結(jié)晶鹽化時表現(xiàn)為Vtll明顯偏低，極板活性物質(zhì)嚴(yán)重軟化時表現(xiàn)為Vtll明顯偏高，而兩種失效模式并存時的Vtll表現(xiàn)為兩者之間Wtll在三種不同的電壓區(qū)間表現(xiàn)，為鉛蓄電池的修復(fù)過程提供了一個典型特征依據(jù)。[0052]V02:蓄電池在Ttl時間段放電的平均電壓值，行業(yè)公知Vtl2與電解質(zhì)的離子密度相關(guān)，例如鉛蓄電池的Vtl2與硫酸密度相關(guān)。 申請人:發(fā)現(xiàn)鉛蓄電池所表現(xiàn)的Vtl2區(qū)間與主要失效模式相關(guān)，極板活性物質(zhì)典型硫酸鉛結(jié)晶鹽化一般表現(xiàn)為Vtl2偏低，極板活性物質(zhì)嚴(yán)重軟化表現(xiàn)為Vtl2明顯偏高，而兩種失效模式并存的蓄電池Vtl2表現(xiàn)為兩者之間；該三種不同Vtl2 的區(qū)間表現(xiàn)，為修復(fù)過程提供了又一個特征依據(jù)。[0053]T1:蓄電池修復(fù)過程中所涉及的一個時間值。蓄電池以額定電流放電至Vtl時，暫停放電(空載，即斷開放電負(fù)載)的電動勢(開路電壓)在一定時間會趨于基本穩(wěn)定，T1取值以蓄電池的標(biāo)規(guī)放電時率1?_定為參照，在0.5~5%1^_定區(qū)間范圍選取，優(yōu)選的是，I~ 2h率蓄電池取下限·值0.5~1.5%T_額定，3~5h率蓄電池取中值I~3%T標(biāo)稱額定，10~20h 率蓄電池取上限值3~5%T_額定。[0054]V1:蓄電池空載運行T1時間所能達(dá)到的實時電壓值。 申請人:發(fā)現(xiàn)不同失效模式蓄電池所表現(xiàn)的V1有明顯的不同區(qū)間，例如鉛蓄電池主要失效模式為極板活性物質(zhì)硫酸鉛結(jié)晶鹽化時一般表現(xiàn)為V1偏低，極板活性物質(zhì)嚴(yán)重軟化時表現(xiàn)為V1明顯偏高；而兩種失效模式并存時表現(xiàn)為V1處于兩者之間；該三種不同的實時電壓V1區(qū)間表現(xiàn)，為鉛蓄電池的修復(fù)過程提供了再一個典型特征依據(jù)。
[0055]下面結(jié)合附圖和實施例進(jìn)一步對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0056]參考圖1，在一個實施例中，本發(fā)明的放電數(shù)據(jù)記錄儀主要包括放電負(fù)載1、散熱器2、控制器3、數(shù)據(jù)庫4、數(shù)據(jù)記錄顯示表5以及外殼7 ;其中，所述的放電負(fù)載I與控制器3電固連，并能夠連接到外部待修復(fù)的蓄電池6的正負(fù)極兩端，所述的控制器3與數(shù)據(jù)庫4電固連，用于對蓄電池6的放電過程進(jìn)行控制，并將放電過程中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)記錄到數(shù)據(jù)庫4中；所述的放電負(fù)載I與控制器3優(yōu)選適配散熱器2，放電負(fù)載1、散熱器2、控制器3與數(shù)據(jù)庫4安裝在所述的外殼7內(nèi)；所述的數(shù)據(jù)記錄顯示表5在外殼7內(nèi)與所述的控制器3電連接，并安裝在外殼7的外部，用于顯示放電數(shù)據(jù)的比較結(jié)果，包括顯示放電過程中所記錄的數(shù)據(jù)。
[0057]下面對放電數(shù)據(jù)記錄儀中的各個部件作進(jìn)一步的說明。
[0058]所述的放電負(fù)載I用于將待修復(fù)的蓄電池6中的電能釋放出去。放電負(fù)載I在工作過程中，接收控制器3所發(fā)出的指令，并能夠根據(jù)該指令對蓄電池6執(zhí)行一系列的放電操作，并向控制器3返回相應(yīng)的數(shù)據(jù)。所述放電負(fù)載I在放電過程中，可以對蓄電池6以恒流Ie放電，也可以對蓄電池6以額定阻抗R放電。
[0059]在一個實施例中，放電負(fù)載I在控制器3的控制下以恒流Ie放電。如圖2所示，所述放電負(fù)載I包括控制電阻14、運算放大器12、MOS管13，構(gòu)成典型的同步跟隨控制電路，控制器3通過控制運算放大器12的輸入端11的實時電壓使控制電阻14的兩端實時電壓受到控制；放電負(fù)載I內(nèi)部存在兩個電流回路，其中，運算放大器12的輸出端15通過MOS管13、控制電阻14、接地端構(gòu)成I1回路，I1的大小完全可忽略；蓄電池6通過MOS管13和控制電阻14、接地端形成I2放電回路，I2的大小只取決于控制電阻14的阻值及其兩端實時電壓，因其兩端實時電壓同步跟隨輸入端11的實時電壓變動，所以當(dāng)控制電阻14的阻值不變時，只需通過控制器3控 制輸入端11的實時電壓不變，即可保持蓄電池6的放電電流恒定。
[0060]該實施例所述的以Ij雖度放電，其目的是為采集放電特征數(shù)據(jù)，仁強(qiáng)度放電屬優(yōu)選而非必須，所述的Vtl和T1取值同理，Ie強(qiáng)度、V0和T1取值的變換僅是影響對放電數(shù)據(jù)的取值判斷范圍及其所對應(yīng)的充電量值關(guān)系表述。
[0061]在另一個實施例中，放電負(fù)載I為額定阻抗，所述的額定阻抗是指放電負(fù)載I采用定值電阻R，其阻值大小優(yōu)選以Ie為參照取值設(shè)計，R (歐姆)=V標(biāo)稱(V)/Ie (A)0蓄電池正常工作電壓區(qū)間較窄，常規(guī)在1.75~2.13V/單格，區(qū)間中值約2.0V/單格，標(biāo)稱電壓
2.0V/單格，因此作為額定阻抗放電負(fù)載I的一個優(yōu)選實現(xiàn)方式，阻抗大小可通過蓄電池額定時率與標(biāo)稱電壓確定，因Ie (A) = (?%/Tgffi，所以可變換表述為R (歐姆)=TaseCh) V
/Cft^(Ah);對于以采集放電特征數(shù)據(jù)為目的的本發(fā)明來說，額定阻抗放電引致的數(shù)據(jù)誤差并不大，尤其適用于低成本控制的單格蓄電池深放電，與恒定電流放電各有其優(yōu)勢。
[0062]以標(biāo)規(guī)放電率2h的電動車6DZM系列產(chǎn)品為例，標(biāo)稱電壓12V，額定阻抗的大小優(yōu)選為 R (歐姆)=2 (h) X12 (丫)/(:標(biāo)稱(六11)，對1(^11蓄電池優(yōu)選為1? = 21^12￥/1(^11 =2.4 (歐姆)，對14Ah蓄電池優(yōu)選為R = 2hX12V/14Ah = 1.7 (歐姆)。當(dāng)推廣至3h放電率蓄電池時，R (歐姆)=3V (V) /C^(Ah);設(shè)計IOh放電率蓄電池放電時，R (歐姆)=IOV(VVC^i(Ah),如此類推。所述的額定阻抗優(yōu)選方案同樣非必須，其取值變換同樣僅是影響對相關(guān)數(shù)據(jù)的取值、判斷范圍及對應(yīng)量值關(guān)系的表述。對于采集蓄電池放電特征數(shù)據(jù)而言， 定阻抗放電電流過大或過小都有其不足之處，實際制造時優(yōu)選以標(biāo)規(guī)額定電流Ie變換計算的阻抗值為宜。[0063]所述的額定阻抗負(fù)載可以使用符合阻抗值及過載功率要求的線繞電阻、電爐絲、 低壓燈泡等任何負(fù)載物實現(xiàn)。[0064]所述的控制器3向放電負(fù)載I發(fā)出用于控制放電操作的控制指令，使得所述蓄電池6放電過程的數(shù)據(jù)采集可控，采集得到如下數(shù)據(jù):以負(fù)載I放電1%Τ.時間內(nèi)的最小電壓值Vtll，放電至終止電壓Vtl的時間值Ttl和平均電壓值Vtl2 ;放電平均電壓值Vtl2是控制器3在蓄電池6放電過程中，定時對蓄電池6放電的實時電壓值采樣暫存，待蓄電池6終止放電后運算得出的計算值；蓄電池6終止放電后，控制器3繼續(xù)采樣蓄電池6空載運行T1時間反饋的實時電壓值控制器3對這些數(shù)據(jù)加以采集、記錄，并將數(shù)據(jù)通過與數(shù)據(jù)庫4儲存的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，將比較結(jié)果或連同記錄的數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿龅臄?shù)據(jù)記錄顯示表5顯示。[0065]所述的數(shù)據(jù)庫4可單獨設(shè)置與控制器3電連接，亦可以運用常規(guī)帶RAM的8位編程機(jī)實現(xiàn)數(shù)據(jù)暫存，通過編程機(jī)內(nèi)存程序的數(shù)據(jù)變量直接驅(qū)動所述的數(shù)據(jù)記錄顯示表5， 顯示在控制蓄電池放電過程中所采集記錄到的數(shù)據(jù)。[0066]所述的數(shù)據(jù)記錄顯示表5用于顯示放電過程所采集到的數(shù)據(jù)。由于在放電過程中采集到的數(shù)據(jù)包括多個時間值、電壓值，因此，在一個實施例中，所述數(shù)據(jù)記錄顯示表5可以有多個，每一個表與一個所要顯示的數(shù)據(jù)相對應(yīng)。在另一個實施例中，所述數(shù)據(jù)記錄顯示表5有一個，通過外殼7外部配置的選擇開關(guān)，該顯示表能夠分別顯示所采集的放電時間與電壓數(shù)據(jù)。[0067]在本實施例中，所述散熱器2與外殼7是兩個獨立的部件,在其他實施例中，出于降低成本的考慮，所述散熱器2與外殼7也可合二為一，即外殼7兼作散熱器2的一部分。 所述散熱器2與外殼7均采用金屬合金材料制成。[0068]以上是對本發(fā)明的放電數(shù)據(jù)記錄儀的描述，下面參考圖3，對本發(fā)明放電數(shù)據(jù)記錄儀對待修復(fù)蓄電池的放電數(shù)據(jù)采集過程以及數(shù)據(jù)記錄方法描述如下:[0069]步驟I)、對待修復(fù)的蓄電池6以放電負(fù)載I放電，，記錄放電1%Τ.時間內(nèi)得到的最小電壓值Vtllt5[0070]步驟2)、將步驟I)得到的Vtll與標(biāo)規(guī)終止電壓值Vtl進(jìn)行比較，若Vtll > V0,以放電負(fù)載I放電至Vtl，記錄放電時間Ttl，然后執(zhí)行下一步；若蓄電池放電瞬間(例如I秒內(nèi))Vtll = V。，精確記錄該放電時間值無實用意義，記錄Tci=O,然后執(zhí)行下一步；對E < Vci的蓄電池,不可能放電，記錄Ttl=O,然后執(zhí)行下一步。[0071]步驟3)、在步驟2)放電至Vtl的過程中，控制器3連續(xù)采樣實時電壓值，放電完成后通過數(shù)據(jù)庫4計算出采樣平均值Vtl2并儲存記錄。[0072]在本步驟中，對實 時放電的電壓值的采樣時間依精度要求而定，例如為每分鐘采樣一次，在其他實施例中，可根據(jù)精度要求適當(dāng)縮短或放寬采樣時間。[0073]步驟4)、當(dāng)待修復(fù)的蓄電池以負(fù)載放電至Vtl時，停止放電，記錄空載運行T1時間反彈的實時電壓值％。[0074]以上是對本發(fā)明的放電數(shù)據(jù)記錄儀對待修復(fù)蓄電池的放電數(shù)據(jù)采集過程以及數(shù)據(jù)記錄方法的一個實施例描述，步驟I)至步驟4)完成后，可將所記錄到的TcpUc^V1數(shù)據(jù)在控制器(3)暫存并在放電結(jié)束后通過數(shù)據(jù)記錄顯示表5顯示。本發(fā)明的放電數(shù)據(jù)記錄儀的一個主要設(shè)計目標(biāo)，是依據(jù)所記錄到的放電數(shù)據(jù)，自動、高概率地為操作者判定待修復(fù)蓄電池的主要失效模式和修復(fù)充電量范圍，因此上述步驟I)至步驟4)所記錄到的數(shù)據(jù)亦可不顯示，僅顯示判定結(jié)果，即為待維護(hù)修復(fù)蓄電池提供主要失效模式判別和容量修復(fù)所需充電量的定量范圍。
[0075]鉛蓄電池主要存在兩類極端的失效模式:極板活性物質(zhì)硫酸鉛結(jié)晶鹽化和極板活性物質(zhì)軟化，更典型的是兩類基本失效模式并存。通過記錄到的上述數(shù)據(jù)，本發(fā)明放電數(shù)據(jù)記錄儀提供的一種判別鉛蓄電池基本失效模式的放電數(shù)據(jù)記錄方法為:
[0076]步驟5)、將所述記錄的特征數(shù)據(jù)νΜ、V02, V1結(jié)合待修復(fù)的蓄電池6放電前的電動勢Ε，判別鉛蓄電池6的主要失效模式，其中:
[0077]當(dāng)蓄電池6 具備 Ε< 2.0OV/ 單格、V01 ( 2.05V/ 單格、V02 ( 1.98V/ 單格、V1 ( 2.0OV/單格的至少兩項以上特征時，可判定該蓄電池(6)的主要失效模式為極板活性物質(zhì)硫酸鉛結(jié)晶鹽化；當(dāng)蓄電池6具備E > 2.23V/單格、Vtll≤2.1OV/單格、Vtl2≤2.02V/單格、V1 ^ 2.05V/單格的至少兩項以上特征時，可判定該蓄電池6的主要失效模式為極板活性物質(zhì)軟化；當(dāng)不具備以上所述的兩項或兩項以上典型特征時，可判定該蓄電池6為兩類基本失效模式并存。
[0078]本步驟中，將所記錄到的V, V02以及V1數(shù)據(jù)經(jīng)過與數(shù)據(jù)庫(4)儲存的步驟5)經(jīng)驗數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，通過數(shù)據(jù)記錄顯示表5顯示對蓄電池6主要失效模式的判定結(jié)果，或?qū)⑴卸ńY(jié)果以及步驟I)至4)數(shù)據(jù)均在數(shù)據(jù)記錄顯示表5顯示。所述的數(shù)據(jù)記錄顯示表5，包括常規(guī)數(shù)碼顯示表和發(fā)光裝置，例如LED。
[0079]上述放電過程中所記錄到的數(shù)據(jù)，還可以用于判定鉛蓄電池修復(fù)所需要充入的電量范圍，蓄電池修復(fù)充電量的大小直接關(guān)系到蓄電池修復(fù)的效果，若修復(fù)充電量過小將不能激活待修復(fù)的蓄電池，若修復(fù)充電量過大，又容易把蓄電池充壞，尤其是極板活性物質(zhì)嚴(yán)重軟化失效的蓄電池，因此修復(fù)充電量的合適取值十分重要。
[0080]本發(fā)明所提供的一種根據(jù)所采集到的數(shù)據(jù)V, V02, V1, T0等多因素確定蓄電池修復(fù)充電量的定量范圍計算方法為:c (Ah)=〔 1.2 + η (1- T0/Tasg) ) C標(biāo)稱，該表達(dá)式反映了蓄電池失效狀態(tài)與修復(fù)充電量的關(guān)系，其物理含義是:在經(jīng)過深放電的空荷狀態(tài)下，蓄電池修復(fù)在充入1.2(:標(biāo)稱電量的基礎(chǔ)上，需繼續(xù)補充〔η (I — Τ0/Τ額定))C標(biāo)稱的電量，T0越小，蓄電池修復(fù)所需要的充電量就越大。其中，1.2(?%是蓄電池行業(yè)的公知常規(guī)充電量1.1~1.3(?%取值范圍的中值。
[0081]通過記錄到的上述數(shù)據(jù)，本發(fā)明放電數(shù)據(jù)記錄儀為操作者提供的一種判別鉛蓄電池維護(hù)修復(fù)充電量范圍的放電數(shù)據(jù)記錄方法為:
[0082]步驟6)、將所述記錄的放電時間值Ttl結(jié)合所述記錄的特征數(shù)據(jù)Uc^V1,為進(jìn)行過深放電處空荷狀態(tài)下的待修復(fù)的鉛蓄電池6提供容量修復(fù)充電的定量依據(jù)，容量修復(fù)充電量C (Ah)的量值范圍為〔1.2 + η (I — TQ/T額定)〕C標(biāo)稱，其中:
[0083]1、蓄電池符合Vtll≤2.05V/單格、Vtl2≤1.98V/單格任一項特征時，η取值2.5~
3.5:其中，V1 < 2.0V/單格時η取值2.9~3.5，V1≤2.0V/單格時η取值2.5~2.9 ;
[0084]i1、蓄電池符合Vtll > 2.1OV/單格、Vtl2 > 2.02V/單格任一項特征時，η取值1.0~
1.8:其中，V1≤2.05V/單格時η取值1.0~1.3，V1 < 2.05V/單格時η取值1.3~1.8 ;[0085]ii1、蓄電池非上述兩類典型狀態(tài)表現(xiàn)時，η取值1.8~2.5。
[0086]本步驟中，將所記錄到的I；、V01, V02以及V1數(shù)據(jù)經(jīng)過儲存在數(shù)據(jù)庫(4)中的步驟6)方法計算出結(jié)果后，在數(shù)據(jù)記錄顯示表5顯示對蓄電池6容量修復(fù)所需充入電量范圍的判定結(jié)果；本步驟所述的容量修復(fù)充電量，適用于進(jìn)行過深放電處空荷狀態(tài)下的待修復(fù)的鉛蓄電池。行業(yè)公知，低容量鉛蓄電池一般在單格I~1.6V存在一個二級能量平臺，附圖4a和4b分別給出了兩只6DZM失效電池恒流放電的電壓變動曲線，表明失效蓄電池在6~IOV區(qū)間雖堆積有較大能量，但對正常工作無意義。因此作為本發(fā)明放電數(shù)據(jù)記錄儀的一種技術(shù)優(yōu)化設(shè)計改進(jìn)方案，可在蓄電池放電至Vtl之后，繼續(xù)以二次啟動的方式設(shè)置深放電，有效地釋放這一低電壓平臺的能量，使蓄電池通過充電修復(fù)的效果更佳；所述的二次啟動，包括定時重啟或機(jī)械開關(guān)人工重啟，二次啟動是為方便蓄電池修復(fù)中間過程的操作，例如開蓋補液。
[0087]因此，本發(fā)明的優(yōu)選實現(xiàn)方法還包括:對待修復(fù)的蓄電池6深放電至V2,V2 ( 70%%/單格。在本發(fā)明的具體實施中，可根據(jù)待修復(fù)蓄電池的類別、結(jié)構(gòu)、容量大小進(jìn)一步優(yōu)選所述V2的值，例如 選擇V2為30?^/單格。
[0088]所述的深放電優(yōu)選設(shè)置以恒定Ie電流放電至終止電壓V2，對于極板硫酸鉛結(jié)晶鹽化或活性物質(zhì)軟化嚴(yán)重的鉛蓄電池，僅以Ie強(qiáng)度放電至Vtl —般達(dá)不到極板荷電基本放空、使深層活性物質(zhì)充分接觸修復(fù)添加劑的目的，因此作為一個恒定電流深放電的改進(jìn)方案，可進(jìn)一步優(yōu)選恒定電流分階段遞減繼續(xù)放電至終止電壓\。放電電流的恒定、變流技術(shù)方案，很容易通過單片機(jī)編程實現(xiàn)。
[0089]如圖5所示，在一個實施例中，對待修復(fù)的蓄電池進(jìn)行深放電時，放電電流的強(qiáng)度分階遞減規(guī)則設(shè)置為I=M1X,其中M表示遞減系數(shù)，本實施例優(yōu)選M值為0.618，正整數(shù)K表示遞減階數(shù)；蓄電池進(jìn)行深放電時，第一階段放電電流強(qiáng)度為Ie，當(dāng)蓄電池兩端電壓達(dá)到V2后，放電電流強(qiáng)度開始第一階遞減，K為1，放電電流強(qiáng)度下降為0.618Ie (放電電流減小即負(fù)載減輕時蓄電池電壓會自然反彈)，當(dāng)蓄電池放電電壓再次達(dá)到V2時，放電電流強(qiáng)度開始第二階的遞減，此時K變?yōu)?，放電電流強(qiáng)度下降為0.6182Ie = 0.382Ie……依次類推，直至設(shè)定的階數(shù)K (設(shè)定的小電流)深放電至V2。在其他實施例中，深放電的電流強(qiáng)度也可采用其他方式實現(xiàn)分階遞減，如采用l/2Ie等分遞減方式，即連續(xù)用l/2Ie、l/4Ie、l/8Ie……分別深放電至V2。分階遞減深放電至V2的末階電流強(qiáng)度，一般優(yōu)選< 0.05(^#/八。
[0090]在又一個實施例中，放電負(fù)載I設(shè)置為額定阻抗，包括深放電至截止電壓V2以及不設(shè)置截止電壓的深放電，其中，V2 ( 70%νο/單格；當(dāng)以額定阻抗放電時，蓄電池放電電流是一個與電壓呈正比關(guān)系的自然下降過程，可根據(jù)實際需要設(shè)置深放電終止電壓值V2，對于單格蓄電池甚至可不設(shè)置終止電壓，讓蓄電池深放電自然終止，其深放電自然終止的電壓/電流變動趨勢示意曲線如圖6a、圖6b所示。
[0091]對于一些現(xiàn)階段技術(shù)不適宜深放電的電池，例如常規(guī)鋰電池、鎳氫電池，上述深放電操作宜慎用。從技術(shù)原理上來說，任何電池只要其電極材料不因伴隨深放電而分解或相變，在放電過程中都可采用深放電操作。對于常規(guī)鋰電池、鎳氫電池，用限定放電電壓Vtl、放電電流強(qiáng)度分階遞減“先放空電”的技術(shù)方案進(jìn)行容量修復(fù)仍然很有意義。例如不少廠商習(xí)慣誤導(dǎo)消費者鋰電池沒有記憶效應(yīng)，如果在長期使用中在半荷至滿荷狀態(tài)下充放電，很少甚至沒有進(jìn)行定期放空電，鋰電池同樣會出現(xiàn)記憶效應(yīng)，因此普通鋰電池的修復(fù)過程，仍然宜采取放電電流強(qiáng)度分階遞減先完全放空電、再充電的方法，才能得到較好的容量修復(fù)效果。[0092]當(dāng)待維護(hù)修復(fù)的蓄電池明確所需要充入的電量后，可運用行業(yè)公知的一些修復(fù)方法對蓄電池進(jìn)行維護(hù)修復(fù)，例如開蓋補充電解液、添加維護(hù)修復(fù)專用材料、根據(jù)蓄電池不同充電階段的受充能力設(shè)置多階段式充電、在充電過程中設(shè)計靜置及淺放電，等等，使蓄電池得到有效的充電維護(hù)及容量修復(fù)。[0093]本發(fā)明的放電數(shù)據(jù)記錄儀在使用時，優(yōu)選以標(biāo)規(guī)恒壓限流方式先為待修復(fù)的蓄電池充滿電，該預(yù)充電的目的是防止待修復(fù)的蓄電池放置時間過長而影響放電數(shù)據(jù)記錄的準(zhǔn)確性，提升放電數(shù)據(jù)記錄的精確度，預(yù)充電后優(yōu)選靜置I~48小時；所述的預(yù)充電，既可用其他充電機(jī)實現(xiàn)，亦可視為本發(fā)明放電數(shù)據(jù)記錄儀擴(kuò)展設(shè)計的充電功能，甚至進(jìn)一步為本發(fā)明放電數(shù)據(jù)記錄儀增加修復(fù)充電功能。[0094]下面結(jié)合具體的實施例，對本發(fā)明的放電數(shù)據(jù)記錄儀及其使用方法進(jìn)行說明。[0095]實施例1[0096]在一個實施例中，要為用于電動自行車的6DZM12鉛蓄電池判明主要失效模式和容量修復(fù)充電量。放電數(shù)據(jù)記錄儀的基本硬件及基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)包括放電負(fù)載1、微型數(shù)據(jù)讀/寫儲存器、放電時間與實時電壓采樣平均值計數(shù)器、實時顯示電壓/時間數(shù)值表、數(shù)據(jù)輸入/ 輸出接口、恒流放電及實時電壓管理單兀。該放電負(fù)載I在對蓄電池6執(zhí)行恒定電流6A放電過程中，接收控制器3所發(fā)出的指令，并能夠根據(jù)該指令對蓄電池6執(zhí)行一系列的放電操作，并向控制器3返回相應(yīng)的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)記錄顯示表5選用常規(guī)數(shù)碼顯示表，在外殼7內(nèi)部與控制器3電固連并安裝在外殼7外部。[0097]根據(jù)6DZM12標(biāo)示的條件(12V12Ah，2h放電率，標(biāo)規(guī)放電電流強(qiáng)度為6A，標(biāo)規(guī)放電終止電壓為10.50V)，設(shè)定兩級放電截止電壓為Vtl=I0.50V、V2=3.0V。[0098]所實現(xiàn)的放電過程包括:記錄待修復(fù)蓄電池的電動勢E(開路電壓值)、繼而控制器 3控制蓄電池以6A放電至10.50V,讀取放電72秒內(nèi)采樣得到的最小電壓值Vtll和放電時間 T(!值；在放電過程中每分鐘米樣一次實時電壓值，暫存米樣數(shù)據(jù)并在放電至10.50V中止時經(jīng)計算得出放電電壓平均值Vtl2 ;放電至10.50V時休眠70秒，控制器3繼續(xù)讀取蓄電池空載第71秒的反彈電壓值％。[0099]放電數(shù)據(jù)記錄儀放電過程結(jié)束后自動暫停運行(以便操作者對蓄電池6進(jìn)行中間過程操作)，并將記錄到的上述數(shù)據(jù)在外殼7外置的數(shù)據(jù)記錄顯示表5通過選擇開關(guān)一一顯示:放電前電動勢E為13.03V,V01值為12.23V,V01值為11.83V，TQ值為56.6分鐘，放電至10.50V休眠第91秒的空載 反彈電壓值V1為11.89V。[0100]放電數(shù)據(jù)記錄儀根據(jù)所記錄到的上述數(shù)據(jù)，自動判定該蓄電池的主要失效模式為極板硫酸鉛結(jié)晶鹽化，將判定結(jié)果通過數(shù)據(jù)記錄顯示表5在外殼7外顯示，以數(shù)碼I表示主要失效模式為極板硫酸鉛結(jié)晶鹽化。[0101]同時，放電數(shù)據(jù)記錄儀根據(jù)所記錄到的上述數(shù)據(jù)，通過與數(shù)據(jù)庫4儲存的計算程序，明確得出在充電定量關(guān)系C (Ah) =〔 1.2 + n (1- T0/Tasg) ) (?稱中，η取值范圍為2.9~3.5,從而通過定量計算自動判定該蓄電池容量修復(fù)所需的充電量范圍為C(Ah)=〔 1.2+ (2.9 ~3.5) (I — 56.6/120) ) C 標(biāo)稱=(2.73 ~3.05)C 標(biāo)稱=(2.73 ~3.05) X 12Ah =32.76~36.60Ah,將修復(fù)充電量范圍的判定結(jié)果通過數(shù)據(jù)記錄顯示表5在外殼7外以數(shù)碼形式顯示。
[0102]據(jù)此，操作者可采用行業(yè)公知的一些優(yōu)化材料和充電工藝進(jìn)行修復(fù)，具體地說，可以在蓄電池以6A放電至10.50V暫停運行期間，外加抗硫化材料與密度為1.20的稀硫酸混和加入電池內(nèi)部，添加量至電池內(nèi)部極群的上部見液面；接著，用外置機(jī)械開關(guān)進(jìn)行二次啟動放電，在控制器3的控制下分別以6A、3A、1.5A、0.75A的電流強(qiáng)度分階段連續(xù)深放電至
3.0V。
[0103]明確得出本實施例蓄電池6的主要失效模式是極板硫酸鉛結(jié)晶鹽化以及容量修復(fù)需要充入的電量為32.76~36.60Ah后，即可在對該蓄電池6進(jìn)行深放電后，運用現(xiàn)有常規(guī)技術(shù)實現(xiàn)修復(fù)充電，使蓄電池6得到有效的容量修復(fù)。
[0104]實施例2
[0105]在實施例1的基礎(chǔ)上，將判定主要失效模式的顯示方法改變:數(shù)據(jù)記錄顯示表5由常規(guī)數(shù)碼顯示表改變LED發(fā)光顯示，用紅光表示待修復(fù)蓄電池的主要失效模式為極板硫酸鉛結(jié)晶鹽化，LED外置于外殼7的外部。
[0106]實施例3
[0107]將實施例1中的恒定電流6A放電改變?yōu)轭~定阻抗放電，用一只阻值為2.2歐姆的電阻作為放電負(fù)載1，使之同時適用6DZM10/12蓄電池；其余硬件及放電至10.50V的數(shù)據(jù)采集、記錄控制部分與實施例1類同；雖采集TcpVc^H1數(shù)據(jù)的精度較之實施例1有一定偏差，但因本發(fā)明放電數(shù)據(jù)記錄儀以放電特征數(shù)據(jù)采集為目的，數(shù)據(jù)精度偏差的影響在可允許范圍內(nèi)。
[0108]額定阻抗負(fù)載電阻I選擇專用的線繞電阻，額定功率大于80W，或過載電流強(qiáng)度超過7A ;選擇一種與線繞電阻I外型匹配的鋁基散熱器2，散熱器2內(nèi)側(cè)與線繞電阻外部緊密接觸，使發(fā)熱量良導(dǎo)通，散熱器2的外側(cè)通過若干薄鋁基片與放電儀的鐵基外殼4固連，熱良導(dǎo)通。
[0109]本實施例實現(xiàn)放電至10.50V的過程與實施例1類同，放電至電壓V。= 10.5V時觸斷一只與額定阻抗負(fù)載電阻I串聯(lián)的電路開關(guān)，使蓄電池6放電停止，附圖7是本實施例定阻抗放電至電壓Vtl = 10.5V的電流/電壓變化區(qū)間曲線示意圖。
[0110]本實施例較之實施例1，蓄電池6深放電至3.0V是一個電流自然下降的過程，無需在深放電過程中控制變流，蓄電池6深放電至3.0V時的電流強(qiáng)度為3.0V/2.4歐姆=
1.25A，深放電終止控制是通過一只與額定阻抗負(fù)載電阻I串聯(lián)的3.0V觸斷電路開關(guān)實現(xiàn)，可簡單有效地實現(xiàn)對蓄電池6深放電的基本技術(shù)目標(biāo)。
[0111]實施例4
[0112]為常用于低速電動三輪車、四輪車的3D180鉛蓄電池實現(xiàn)判定失效基本模式和明確容量修復(fù)充電量，硬件的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與實施例1類同。
[0113]根據(jù)3D180標(biāo)示的條件(6V180Ah，5h放電率，標(biāo)規(guī)放電電流強(qiáng)度為36A，標(biāo)規(guī)放電終止電壓為5.25V),設(shè)定數(shù)據(jù)為\=5.25V、V2=L 2V。放電數(shù)據(jù)記錄儀所實現(xiàn)的放電過程及數(shù)據(jù)記錄方法包括:首先記錄待修復(fù)蓄電池的電動勢E、然后控制待修復(fù)的蓄電池以36A放電至5.25V，記錄蓄電池以36A放電180秒內(nèi)采樣得到的最小電壓值Vtll和放電時間Ttl值，在放電過程中，每分鐘采樣一次蓄電池6的放電實時電壓值，暫存采樣數(shù)據(jù)并在放電至5.25V經(jīng)計算得出放電電壓平均值Vtl2 ;然后休眠5分鐘，讀取蓄電池6空載第301秒反彈的實時電壓值Vp[0114]放電數(shù)據(jù)記錄儀放電過程結(jié)束后自動暫停運行(以便操作者對蓄電池6進(jìn)行中間 過程操作)，得到該待修復(fù)的3D180蓄電池6以額定電流36A放電至5.25V反饋的數(shù)據(jù)為: 放電前電動勢E為6.82V, V01值為6.31V, V02值為6.12V, T0值為91分鐘，V1為6.21V ;但 該系列數(shù)據(jù)不予顯示，僅將放電數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)庫4儲存的計算程序，將比較出的主要失效 模式判定結(jié)果和修復(fù)所需要充入的電量范圍，在外殼7外置的數(shù)據(jù)記錄顯示表5通過數(shù)碼 顯示方式周期性地自動顯示。[0115]放電數(shù)據(jù)記錄儀根據(jù)所記錄到的上述數(shù)據(jù)，依據(jù)Vtll值> 6.30V、VQ2值> 6.06V自 動判定該3D180蓄電池6主要失效模式為極板活性物質(zhì)嚴(yán)重軟化，將判定結(jié)果通過數(shù)據(jù)記 錄顯示表5在外殼7外顯示，以數(shù)碼2表示極板活性物質(zhì)嚴(yán)重軟化。[0116]同時，放電數(shù)據(jù)記錄儀根據(jù)所記錄到的上述數(shù)據(jù)，通過與數(shù)據(jù)庫4儲存的計算程 序，依據(jù)Vtll值> 6.30V、V02值> 6.06V且V1 > 6.15V的記錄數(shù)據(jù)，明確得出在充電定量關(guān) 系C (Ah) =〔 1.2+ η (I — TcZTipffi)〕(:標(biāo)稱中，η取值范圍為1.0?1.3，從而通過定量 計算自動判定該蓄電池容量修復(fù)所需的充電量范圍為C (Ah)=〔 1.2+ (1.0?1.3) (I — 91/300) ) C標(biāo)稱=(1.90 ?2.11)C標(biāo)稱=(1.90 ?2.ll)X180Ah = 342 ?380Ah，將修復(fù)充 電量范圍為342?380Ah的判定結(jié)果通過數(shù)據(jù)記錄顯示表5在外殼7外以數(shù)碼形式顯示。[0117]據(jù)此，操作者可采用行業(yè)公知的一些優(yōu)化材料和充電工藝進(jìn)行修復(fù)，具體地說，可 以在蓄電池以6A放電至10.50V暫停運行期間，操作者可外加極板固晶修復(fù)材料，并用密度 為1.08的稀硫酸加入電池內(nèi)部，添加量至電池內(nèi)部極群的上部見正常液面。然后用人工重 啟的方式，使放電設(shè)備2在充放電控制設(shè)備7的控制下分別以36A、22A、14A、8.5A、5A的電 流強(qiáng)度分階段連續(xù)深放電至2.5V。[0118]明確得出本實施例3D180蓄電池6的主要失效模式是極板活性物質(zhì)嚴(yán)重軟化以及 容量修復(fù)需要充入的電量為342?380Ah后，即可在對該蓄電池6進(jìn)行深放電后，運用現(xiàn)有 常規(guī)技術(shù)實現(xiàn)修復(fù)充電，使蓄電池6得到有效的容量修復(fù)。[0119]實施例5[0120]本發(fā)明的方法也適用于通訊機(jī)站用的GFM系列大容量鉛蓄電池。在另一個實施例 中，為通訊機(jī)站常見的大容量2V500Ah鉛蓄電池實現(xiàn)判定失效基本模式和明確容量修復(fù)充 電量，硬件的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與實施例1類同。[0121]根據(jù)通訊機(jī)站UPS電池行業(yè)的條件，這類蓄電池標(biāo)規(guī)IOh放電率，500Ah蓄電池標(biāo) 規(guī)放電電流強(qiáng)度為50A，常規(guī)放電終止電壓為1.80V，為放電設(shè)備2所設(shè)定的數(shù)據(jù)為V。=1.80V, V2 = 0.50V。放電數(shù)據(jù)記錄儀所實現(xiàn)的放電過程及數(shù)據(jù)記錄方法包括:放電設(shè)備2 依程序?qū)π铍姵匾?0A放電，控制器3采樣360秒內(nèi)的最小電壓值Vtll和放電至1.80V的放 電時間Ttl值,在放電過程中,控制器3每分鐘米樣一次蓄電池6放電的實時電壓值暫存,并 在放電至1.80V計算得出放電電壓平均值Vtl2 ;然后休眠20分鐘，繼續(xù)讀取蓄電池空載反彈 的實時電壓值％。[0122]本實施例放電記錄所得到的數(shù)據(jù)為=Vcil = 1.80V,放電時間Tci值< IS (記錄Tci = O), V02 = 1.80V，休眠20分鐘的空載反彈電壓值V1為2.09V ;該系列數(shù)據(jù)不予顯示，僅將 記錄所得到放電數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)庫4儲存的計算程序，將比較出的主要失效模式判定結(jié)果和 修復(fù)所需要充入的電量范圍，在外殼7外置的數(shù)據(jù)記錄顯示表5通過數(shù)碼顯示方式周期性地自動顯示。
[0123]放電數(shù)據(jù)記錄儀根據(jù)所記錄到的上述數(shù)據(jù),依據(jù)Vtll = 1.80V、Tq = 0、VQ2 = 1.80V,自動判定該3D180蓄電池6失效模式為極板硫酸鉛完全結(jié)晶鹽化，將判定結(jié)果通過數(shù)據(jù)記錄顯示表5在外殼7外顯示，以數(shù)碼I表示極板硫酸鉛結(jié)晶鹽化。
[0124]同時，放電數(shù)據(jù)記錄儀根據(jù)所記錄到的上述數(shù)據(jù)，通過與數(shù)據(jù)庫4儲存的計算程序，依據(jù)V01 = 1.80V、T0 = 0、V02 = 1.80V的記錄數(shù)據(jù)，明確得出在充電定量關(guān)系C (Ah) =〔1.2 + n (1- T0/Tasg) ) C標(biāo)稱中，η取值范圍為2.9~3.5，從而通過定量計算自動判定該蓄電池容量修復(fù)所需的充電量范圍為C (Ah)=〔 1.2+ (2.9~3.5) (1- 0/600))C標(biāo)稱=(2.9~3.5) C標(biāo)稱=(4.1~4.7) X 500Ah = 2050~2350Ah，將修復(fù)充電量范圍為2050~2350Ah的判定結(jié)果通過數(shù)據(jù)記錄顯示表5在外殼7外以數(shù)碼形式顯示。
[0125]據(jù)此，操作者可采用行業(yè)公知的一些優(yōu)化材料和充電工藝進(jìn)行修復(fù)，具體地說，可以在蓄電池以50A放電至1.80V暫停運行期間，優(yōu)選外加抗硫化材料與密度為1.10的稀硫酸混和加入電池內(nèi)部，添加量至電池內(nèi)部極群的上部見液面，優(yōu)選分別以50A、30A、10A的電流強(qiáng)度連續(xù)深放電至0.50V ;深放電完成后，優(yōu)選靜置30分鐘以上再進(jìn)入充電程序。
[0126]明確得出本實施例2V500蓄電池6的主要失效模式是極板硫酸鉛結(jié)晶鹽化以及容量修復(fù)需要充入的電量為2050~2350Ah后，即可在對該蓄電池6進(jìn)行深放電后，運用現(xiàn)有常規(guī)技術(shù)實現(xiàn)修復(fù)充電，使蓄電池6得到有效的容量修復(fù)。
[0127]實施例6、
[0128]將實施例5的深放電部分設(shè)計為額定阻抗放電。額定阻抗負(fù)載電阻I選擇專用的線繞電阻，額定阻值0.04歐姆，線繞電阻的額定功率大于120W，或過載電流強(qiáng)度超過60A ；選擇一種與線繞電阻I外型匹配的鋁基散熱器2，散熱器2內(nèi)側(cè)與線繞電阻外部緊密接觸，使發(fā)熱量良導(dǎo)通，散熱器2的外側(cè)通過若干薄鋁基片與放電儀的鐵基外殼4固連，熱良導(dǎo)通；其余放電數(shù)據(jù)記錄控 制結(jié)構(gòu)與實施例5類同。
[0129]本實施例的應(yīng)用特點是實現(xiàn)定阻抗深放電時不控制終止電壓，因深放電之前實施過50A放電至1.80V，深放電起始放電電流一般≤50A，放電電流隨電池電壓下降而減少，當(dāng)電池電壓下降至0.5V時，實時放電電流為12.5A，當(dāng)電池電壓自然下降至0.1V時，放電電流為2.5A ;因深放電的對象是2V單格電池，不存在多格電池顧慮過深放電引致的反極后患，因此不控制終止電壓更容易達(dá)到為電池修復(fù)前放空電的技術(shù)預(yù)期效果，深放電電流強(qiáng)度因額定阻抗而自適應(yīng)。
[0130]實施例7
[0131]本發(fā)明的放電數(shù)據(jù)記錄儀同樣適用于鋰離子電池。在本實施例中，對電動汽車用的大容量2V120Ah磷酸鐵鋰電池組模塊進(jìn)行充分深放電。
[0132]磷酸鐵鋰電池一般電動勢3.6V,廠商一般標(biāo)稱電壓3.2~3.3V,電動汽車鋰電池行業(yè)標(biāo)規(guī)3h放電率，120Ah蓄電池標(biāo)規(guī)額定放電電流強(qiáng)度為40A，常規(guī)放電終止電壓V。為
2.75~2.90V ;本實施例設(shè)定的數(shù)據(jù)為Vtl = 2.90V, V2 = 2.50V。在放電過程中，本放電數(shù)據(jù)記錄儀依程序?qū)υ摿姿徼F鋰電池以40A、20A、10A、5A的電流強(qiáng)度連續(xù)放電至2.50V。經(jīng)深放電后，運用現(xiàn)有常規(guī)技術(shù)再充電，對于一些在長期使用中未進(jìn)行過完全放空電的鋰離子來說，有利于再充電容量的提升。
[0133]以上是對本發(fā)明放電數(shù)據(jù)記錄儀及其使用方法的說明，本發(fā)明不僅適用于單個蓄電池，同時可用于解決多個蓄電池串聯(lián)蓄電池組的充電基準(zhǔn)相對同一的難題。作為一種優(yōu) 選實現(xiàn)方式，可先將蓄電池組中的每個電池使用本發(fā)明放電數(shù)據(jù)記錄儀放電至同一基準(zhǔn)， 然后將眾多放電數(shù)據(jù)表現(xiàn)類同的電池串聯(lián)成一組充電，對修復(fù)質(zhì)量一致性控制、產(chǎn)品配組、 提高修復(fù)效率都有較大優(yōu)勢。[0134]對鉛蓄電池制造工藝方法稍深入了解的普通專業(yè)人士，都不難在本發(fā)明所述的技 術(shù)方案基礎(chǔ)上，舉一反三地變形實施本
【發(fā)明內(nèi)容】
。本發(fā)明所述的技術(shù)方案，不僅適用于電動 自行車和電動汽車電池，同樣適用于通訊機(jī)站UPS蓄電池、風(fēng)能和太陽能儲能蓄電池及其 它種類的蓄電池；本發(fā)明所述的以放電特征數(shù)據(jù)m和V1對應(yīng)的基本失效模式判定方 法和特征充電定量方法、電池修復(fù)深放電的基本技術(shù)方案，以及本發(fā)明方案衍生的技術(shù)變 形實施，均應(yīng)被列入本發(fā)明的保護(hù)范圍。[0135]本發(fā)明的裝置與方法除了可以用于鉛蓄電池的基本失效模式和特征充電定量判 定外，還可用于諸如鋰電池、鎳氫電池等多種類型的電池，其方法原理并非僅局限于鉛蓄電 池，所述的νΜ、T0, V02和V1等概念，均可根據(jù)不同類型的電池平移運用，只不過不同類型電 池的量值不同。[0136]最后所應(yīng)說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參 照實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對本發(fā)明的技術(shù)方 案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明 的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種蓄電池放電數(shù)據(jù)記錄儀，其特征在于，包括:放電負(fù)載(I)、散熱器(2)、控制器(3)、數(shù)據(jù)庫(4)、數(shù)據(jù)記錄顯示表(5)以及外殼(7);其中，所述的放電負(fù)載(I)與所述的控制器(3)電固連，并能夠連接到外部待修復(fù)的蓄電池 (6)的正負(fù)極兩端，所述的控制器(3)連接到所述的數(shù)據(jù)庫(4)，所述的放電負(fù)載(I)與所述的控制器(3)配置有散熱器(2);所述的放電負(fù)載(I)、散熱器(2)、控制器(3)與數(shù)據(jù)庫(4) 安裝在所述的外殼(7)內(nèi)；所述的數(shù)據(jù)記錄顯示表(5)在外殼(7)內(nèi)與所述的控制器(3)電連接，并安裝在外殼(7)的外部，用于顯示蓄電池(6)放電數(shù)據(jù)的比較結(jié)果，包括顯示放電所記錄的數(shù)據(jù)；所述的控制器(3)對放電負(fù)載(I)發(fā)出指令，使所述的蓄電池(6)進(jìn)行放電操作并記錄相應(yīng)的數(shù)據(jù)，所述的放電數(shù)據(jù)包括:蓄電池(6)以負(fù)載(I)放電FoTgffi時間內(nèi)得到的最小電壓值Vtll、放電至標(biāo)規(guī)終止電壓Vtl的時間值Ttl和該放電過程的平均電壓值Vtl2，并記錄蓄電池 (6)終止放電T1時間空載反彈的實時電壓值V1 ;其中，所述的T1取值為0.5~5.0%Tasg ；所述的控制器(3)將記錄到的數(shù)據(jù)VcilJc^Vtl2以及V1在數(shù)據(jù)庫(I)暫存并與數(shù)據(jù)庫(4) 儲存的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，將數(shù)據(jù)比較結(jié)果或以及記錄到的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)記錄顯示表(5 )顯示； 所述的數(shù)據(jù)比較結(jié)果，包括對蓄電池(6)主要失效模式的判別和容量修復(fù)所需充電量(Ah) 范圍的判定；所述的蓄電池(6)以放電負(fù)載(I)進(jìn)行的放電，包括恒定電流Ie放電和額定阻抗R放電:其中，Ie為標(biāo)規(guī)恒定電流放電的額定強(qiáng)度，Ie (A) = C_(Ah)/Tgffi(h)，R (歐姆)=T額定⑴V標(biāo)稱(V)/C標(biāo)稱(Ah);所述的C_ (Ah)、Tgffi (h)和V_(V)均為蓄電池行業(yè)的公知值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池放電數(shù)據(jù)記錄儀，其特征在于:所述的放電負(fù)載(I)使用符合阻抗值及過載功率要求的任何負(fù)載物，散熱器(2)能夠熱導(dǎo)通外殼(7)，或外殼(7) 兼作散熱器(2 )，散熱器(2 )和外殼(7 )的材料采用常規(guī)鋁合金或其它合金，形狀任意。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放電數(shù)據(jù)記錄儀，其特征在于，還包括:對待修復(fù)的蓄電池(6)以所述的放電負(fù)載(I)進(jìn)行深放電。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的放電數(shù)據(jù)記錄儀，其特征在于，所述的深放電包括:對蓄電池(6)以恒定電流Ie深放電至V2，然后放電電流強(qiáng)度分階段遞減繼續(xù)深放電至 V2, V2≤70%Vo/單格；其中，所述的放電電流強(qiáng)度分階段遞減包括:以Ie電流強(qiáng)度的1/2等分遞減，或以任意形式遞減，遞減階數(shù)設(shè)置一階以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的放電數(shù)據(jù)記錄儀，其特征在于，所述的深放電包括:對蓄電池(6)以額定阻抗R深放電，包括深放電至截止電壓V2以及不設(shè)置截止電壓的深放電，其中，V2≤70%V0/單格。
6.一種基于權(quán)利要求1至5之一所述的蓄電池放電數(shù)據(jù)記錄儀的放電數(shù)據(jù)記錄方法， 包括:步驟I)、對待修復(fù)的蓄電池(6)采用所述的放電負(fù)載(I)放電時間，采樣記錄放電1%Τ.時間內(nèi)得到的最小電壓值Vtll ；步驟2)、將Vtll與標(biāo)規(guī)終止電壓值Vtl進(jìn)行比較，若Vtll > V0,以放電負(fù)載(I)放電至V。， 記錄放電時間Ttl,然后執(zhí)行下一步；若E≤Vtl或Vtll = V0,則記錄放電時間值Ttl=O,然后執(zhí)行下一步；步驟3)、在蓄電池以放電負(fù)載(1)放電至Vtl過程中，連續(xù)采樣實時放電的電壓值，根據(jù)采樣結(jié)果計算出采樣平均值Vtl2并儲存記錄； 步驟4)、將待修復(fù)的蓄電池以放電負(fù)載(1)放電至Vtl時暫停放電，記錄蓄電池空載運行T1時間反彈的實時電壓值Vp
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的放電數(shù)據(jù)記錄儀的記錄方法，其特征在于，放電數(shù)據(jù)記錄的方法進(jìn)一步包括: 步驟5)、將所述記錄的特征數(shù)據(jù)V, V02, V1結(jié)合待修復(fù)的蓄電池(6)放電前的電動勢E，判別鉛蓄電池(6)的主要失效模式，其中:
當(dāng)蓄電池(6)具備 E <2.0OV/ 單格、V01 ≤2.05V/ 單格、V02≤ 1.98V/ 單格、V1 (≤2.00V/單格的至少兩項以上特征時，判定該蓄電池(6)的主要失效模式為極板活性物質(zhì)硫酸鉛結(jié)晶鹽化；當(dāng)蓄電池(6)具備E > 2.23V/單格、Vtll≥2.1OV/單格、Vtl2≥2.02V/單格、V1 ^ 2.05V/單格的至少兩項以上特征時，判定該蓄電池(6)的主要失效模式為極板活性物質(zhì)軟化；當(dāng)不具備以上所述的兩項或兩項以上典型特征時，判定該蓄電池(6)為兩類基本失效模式并存。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的放電數(shù)據(jù)記錄方法，其特征在于，放電數(shù)據(jù)記錄的方法進(jìn)一步包括: 步驟6)、將所述記錄的放電時間值Ttl結(jié)合所述記錄的特征數(shù)據(jù)Uc^V1,為進(jìn)行過深放電處空荷狀態(tài)下的待修復(fù)的鉛蓄電池(6)提供容量修復(fù)充電的定量依據(jù)，維護(hù)修復(fù)充電量C (Ah)的量值范圍為〔1.2 + n (1 — T0/T額定)〕C標(biāo)稱，其中: i、蓄電池符合V01≤ 2.05V/單格、Vtl2 ( 1.98V/單格任一項特征時，η取值2.5~3.5:其中，V1 < 2.0V/單格時n取值2.9~3.5，V1≥2.0V/單格時n取值2.5~2.9 ; ii、蓄電池符合V01> 2.1OV/單格、Vtl2 > 2.02V/單格任一項特征時，n取值1.0~1.8:其中，V1≥2.05V/單格時n取值1.0~1.3，V1 < 2.05V/單格時η取值1.3~1.8 ; ii1、蓄電池非上述兩類典型狀態(tài)表現(xiàn)時，n取值1.8~2.5。
【文檔編號】G01R31/36GK103576093SQ201210257527
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月24日
【發(fā)明者】劉粵榮 申請人:南京捷翔能源科技有限公司